はじめに

本記事では、Boostライブラリを利用し、C++からPythonを呼び出す方法をまとめる
x86 ビルド(32bit)での環境構築に限定し、x64 ビルド(64bit)の解説は行わない
- 64bit版は、こちらの記事へ。
- 32bit版での環境構築の際は、64bit版Python, Anacondaを全て削除することをおすすめします。（ハマるポイントが少なくなります）

何を実現したいのか？

VisualStudioのC++プロジェクトから、Pythonクラスを利用したい
速度の求められる処理をC++で実行し、一部の複雑な処理はPythonを利用したい
32bitマシンを制御する必要がある（シーケンサ、マイコン、ロボットなど）

32bit 環境のセットアップ

環境構築の流れは64bitと同じだが、少々クセがあるため以下で説明する。

1. Pythonインストール

Python本家から、Python 3.8 (32bit) をインストールする
- Anaconda は使用しない方が良い。
  - Anacondaではうまくいかないとのコメントがありました。( こちらのリンクを押し、一番下までスクロール）
  - 複数バージョンのPythonを入れると設定がめんどくさくなります。PC内に、32bit版Pythonのみが存在する状態にしておいた方が良いです。

2. Boostセットアップ

Boostをダウンロードする（筆者は Boost 1.76.0）
- 本記事ではCドライブ直下にダウンロード

解凍したBoostのファイル中で、bootstrap.batを実行する

cd C:\boost_1_76_0 #解凍したフォルダパスへGO
C:\boost_1_76_0>bootstrap.bat

実行後、project-config.jamというフォルダが出来上がっているので、このファイルを変更する

これが、Boostのビルドオプションの設定ファイル

project-config.jam

# Boost.Build Configuration 
# Automatically generated by bootstrap.bat 
 
import option ; 
 
using msvc ; 
 
option.set keep-going : false ; 
 
using python : 3.8 :  C:/Users/Tanaka.Taro/AppData/Local/Programs/Python/Python38-32 : C:/Users/Tanaka.Taro/AppData/Local/Programs/Python/Python38-32/include :  C:/Users/Tanaka.Taro/AppData/Local/Programs/Python/Python38-32/libs : ;

ポイント：自分の環境に合わせ、下記のように設定する
- using python : [Pythonのバージョン] : [Pythonのルートディレクトリ] : [Pythonのルートディレクトリ]/include : [Pythonのルートディレクトリ]/libs : ;
- ↑上記のコードの空白文字(スペース)は省略しないこと！(libs : ; などの箇所です)

project-config.jam の設定後、b2.exeを実行する

コマンドプロントで下記のコマンドを実行

b2.exe toolset=msvc-14.2 link=static,shared runtime-link=static,shared address-model=32 -j12 install --build-dir=C:\boost_1_76_0\build\x86 --includedir=C:\boost_1_76_0\include --libdir=C:\boost_1_76_0\stage\lib\x86

b2.exe コンパイルオプションの解説
- toolset= "コンパイラを指定"
- runtime-link="Visual Studioで使用する際のBoostライブラリのリンク形式"
  - Boostライブラリ使用時に下記の違いがある
    - runtime-link=static : Visual Studioで(MT or MTd)を指定する
    - runtime-link=shared : Visual Studioで(MD or MDd)を指定する
      - 注意: sharedの場合、実行時に.libと同名のdllを置かなければならない
- address-model="ビット数: 32 or 64 を指定"
- -j12: "ビルド時の並列スレッド数。（数値を大きくするほどコンパイルが早くなるが、いずれ頭打ちになる）
- --build-dir="ビルド後のBoost実行ファイルが生成される場所"
- --includedir="ビルド後のBoostライブラリのヘッダファイルが生成される場所"
- --libdir="ビルド後のBoostライブラリのライブラリファイルが生成される場所"
- コマンド中に --with-python オプションはつけない（すべてのパッケージをインストールする）
  - --with-python: "Boost提供ライブラリのうち、Pythonのみ利用しますよ。という意味"
ポイント
- msvc-14.2 の数値は、自身のVisualStudioのバージョンによって変えなければならない
  - 確認方法
    - VisualStudioを開く > プロジェクト > プロパティ > プラットフォームツールセット
- b2.exeの実行オプションは、こちらの記事にまとまっているので、一読すること

3. Visual Studio のセットアップ

Boostのビルドが完了したら、次はVisualStudioでBoostPythonを利用するための設定を行う
今回は32bitビルドなので、ビルドプラットフォームを x86 にすること。
- プロジェクトのプロパティを設定する
  - C/C++ --> 全般 --> 追加のインクルードディレクトリ
    - C:\boost_1_76_0\include\boost-1_76
    - [Pythonのルートディレクトリ]/include
  - リンカー --> 全般 --> 追加のライブラリディレクトリ
    - C:\boost_1_76_0\stage\lib\x86
    - [Pythonのルートディレクトリ]/libs

PCの環境変数の設定

筆者の環境では特にいじる必要がなかったが、もしうまくいかない場合は環境変数を確認するとよいかも
- PCに複数のPythonバージョンがインストールされていたり、Anacondaを利用している場合、環境変数あたりで苦戦するはず。

C++からPythonを利用する

Boost Python 使用時の作法

プログラムを作成する際に気を付ける点をまとめる
- プログラムの初めに Py_Initialize(); を、 ~~プログラムの終わりにPy_Finalize();~~ (必須ではない）をつけること
- Boost::numpy を使用する際は、np::initialize(); もつけること
- プログラム全体を try-catchで囲み、キャッチした例外をPrint()できるようにすること
  main.py
```
int main()
{
    //名前空間
    namespace py = boost::python;
    try {
        //初期化
        Py_Initialize();
        
        // Do something with Python ! //
    }
    catch (py::error_already_set& e)
    {
        // Pythonの例外を標準出力にPrintします
        PyErr_Print();
    }
    Py_Finalize();
}
```
- ※ 補足
  - Python から返り値で渡されたnumpy配列の値をC++で取得しようとすると変な値になった。要確認。
  - BoostPythonで実行中、Pythonのカレントディレクトリは、C++ソースファイルの場所になることに注意。（ファイルパスが通らない場合確認のこと）

参考記事